Восстановление памяти с помощью стволовых клеток

Учёные из Техасского университета A&M (Texas A&M University, США) имплантировали нервные стволовые клетки в гиппокамп животного с целью регенерации тканей и восстановления активности мозга. Результаты были опубликованы в журнале Stem Cells Translational Medicine.

Со временем мозг взрослого человека подвергается возрастным заболеваниям таким, как деменция, потеря когнитивной функции. Учёные надеются, что в будущем станет возможным замена клеток мозга и восстановление памяти.

В своей новой работе Ашок Шетти (Ashok K. Shetty), доктор философии, профессор кафедры молекулярной и клеточной медицины, заместитель директора Института регенеративной медицины и его команда из Техасского университета A&M пытаются получить такую возможность с новой техникой подготовки донорских нервных стволовых клеток и пересадкой их в мозг пожилых людей.

«Мы выбрали гиппокамп, потому что он играет важную роль в процессах обучения и памяти», — сказал Шетти. «Мы заинтересованы в понимании старения мозга, особенно гиппокампа, который, по-видимому, особенно уязвим для возрастных изменений». Объем этой части мозга вероятно уменьшается во время процесса старения, и данный процесс может быть связан с возрастным снижением нейрогенеза (производством новых нейронов) и дефицитом памяти, который некоторые люди испытывают, становясь старше.

Гиппокамп также демонстрирует признаки возрастных дегенеративных изменений в головном мозге, такие как хронические воспаления и возрастание количества активных форм кислорода.

«Мы были поражены, что, в пожилом гиппокампе имплантированные нервные стволовые клетки приживаются так же легко, как и в молодом гиппокампе. Это имеет значение для лечения возрастных нейродегенеративных расстройств», — сказал Барати Хаттиангади (Bharathi Hattiangady), первый автор исследования. «Интересно, что в пожилом гиппокампе могут быть сформированы даже ниши для нервных стволовых клеток».

Предыдущие исследования Шетти сосредоточены на применении ресвератрола (антиоксиданта, найденного в красном вине и кожуре красного винограда, а также в арахисе и некоторых ягодах) для улучшения памяти. Хотя результаты показали хороший результат в предотвращении потери памяти при старении, его последняя работа демонстрирует способ влиять на функции гиппокампа более непосредственно.

В последнем исследовании ученые обнаружили, что нервные стволовые клетки хорошо приживаются не только на гиппокампе моделей молодых животных (как и ожидалось), а также моделях более старых животных, соответствовавших человеческому возрасту около 70 лет. Эти имплантированные клетки не только выживали, но также пролиферировали с образованием новых клеток.

«Происходило, как минимум, три деления после трансплантации», — сказал Шетти. «В итоге общий выход полученных нейронов и глии (типов клеток мозга, поддерживающих нейроны) был значительно выше, чем количество имплантированных клеток. При этом практически не наблюдалось разницы между конечным количеством нейронов для пожилого и молодого гиппокампа».

«Удивительным было и то, что как в старом, так и молодом мозге лишь небольшой процент трансплантатов сохранил свою «стволовую» функцию, непрерывно производя новые нейроны», — сообщает Хаттиангади. Это можно назвать созданием новой «ниши» нервных стволовых клеток, которые прекрасно функционируют. «Они производили новые нейроны даже через три месяца после имплантации, причем эти нейроны способны были мигрировать в разные части мозга».

Прошлые усилия по омоложению мозга с использованием эмбриональных нейронов таким способом оказались не столь успешными. Как оказалось, незрелые клетки, такие как нервные стволовые клетки, лучше выполняли свою работу, так как при гипоксии (недостатке кислорода) и травмах головного мозга процедура трансплантации происходит лучше, чем при использовании пост-митотических или относительно зрелых нейронов.

Когда исследователи в более ранних экспериментах пытались имплантировать эти частично дифференцированные клетки в зрелый гиппокамп, они не делали это так же хорошо. «У нас есть новая методика получения донорских нервных стволовых клеток», — сказал Шетти. «Вот почему этот результат мы никогда не получали раньше».

Исследователи сделали эту работу с использованием донорских клеток из области субвентрикулярной зоны головного мозга, которая содержит ряд нервных стволовых клеток, сохраняющихся на протяжении всей жизни и непрерывно производящих новые нейроны, которые мигрируют к обонятельной системе.

Эти стволовые клетки в определённой мере влияют на восстановительные процессы при травмировании головного мозга, такие, как инсульт и черепно-мозговые травмы, и заменяют некоторые из утраченных мозговых корковых нейронов.

Для проведения трансплантации достаточно очень малого количества требуемой культуры. Поэтому процедура не является болезненной. В будущем будет достаточно использовать клетки кожи, так как подобные нервные стволовые клетки могут быть получены в больших количествах из фибробластов.

«Не обязательно получать клетки из головного мозга, вы можете просто применить биопсию кожи и превратить их в нервные стволовые клетки», — указывает Шетти.

«В дальнейшем мы хотим проверить, какое влияние, если таковое имеется, оказывают имплантированные клетки на поведение и определить, могут ли имплантированные нервные стволовые клетки обратить вспять потерю памяти», — сказал Шетти. «Это та область, которую мы хотели бы изучать в будущем».